锥束螺旋CT半覆盖扫描重建

锥束螺旋CT能够解决长物体的检测问题,但其视场直径受限于面板探测器的宽度。为扩大锥束螺旋CT的视场直径,提出了一种螺旋CT视场区域半覆盖扫描的重建方法。扫描时,转台首先沿垂直于中心射线和转轴的方向平移一定距离,然后用普通螺旋CT的扫描方式来获得需要的投影数据。接着,利用推广的偏心锥束螺旋FDK算法进行重建,推广后的重建算法与标准的螺旋FDK算法具有同样的计算效率,而且不需要重排投影数据。实验结果表明,锥束螺旋CT半覆盖扫描能够将锥束螺旋CT的视场半径扩大1.86倍;重建图像的质量与使用大面板探测器全覆盖的标准FDK算法基本相当;由于投影数据量的减少,锥束螺旋CT半覆盖扫描的重建时间比使用大面板探测器的标准FDK算法减少了376.66s。因此,锥束螺旋CT的半覆盖扫描可以有效扩大视场直径,且具有较高的计算效率和较少的重建时间。     

重排的半覆盖螺旋锥束CT的反投影滤波重建

由于传统的螺旋锥束CT系统采用的扫描方法使视场范围受到限制,本文深入分析了螺旋锥束CT的半覆盖扫描方式,提出了螺旋锥束半覆盖扫描的重建算法。该扫描方式只要求射线束覆盖物体横截面的一半以上,探测器的宽度和投影数据量大约是传统螺旋锥束CT的一半,从而节约了探测器的成本。结合扇形束投影的特点和二维反投影滤波(BPF)来实现这种横向截断投影的重建,研究了重排的加权BPF重建方法。该方法首先根据重建的层将半覆盖的螺旋锥束CT投影数据重排为半覆盖的扇形束CT投影,然后用加权的扇形束BPF算法进行重建。同传统视场区域横截面全覆盖的FDK算法相比,该方法即使在大螺距的情况下其重建结果也更接近于真实值,而且均方误差减少了一半,重建时间节约了3/5。     

锥束螺旋CT半覆盖扫描的重建算法

目的：锥束螺旋CT能够解决长物体的检测问题,但是它的视场直径受限于面板探测器的宽度。为扩大锥束螺旋CT的视场直径,本文研究了一种视场区域半覆盖扫描的螺旋CT扫描方法和相应的重建方法。方法：扫描时,转台沿垂直于中心射线的方向水平平移一定距离,然后用普通螺旋CT的扫描方式即可获得需要的投影。重建时,利用推广的偏心锥束螺旋FDK（Feldkamp-Davis-Kress）算法,推广后的重建算法与标准的螺旋FDK算法具有同样的计算效率,而且不需要重排投影数据。结果：实验结果表明,本文提出的扫描方法能够将螺旋锥束CT的视场半径扩大0.86倍;重建图像的质量与使用大探测器全覆盖的标准FDK算法基本相当;由于投影数据量的减少,使重建时间比使用大探测器的标准FDK减少了376.66秒。结论：锥束螺旋CT的半覆盖扫描可以有效扩大视场直径,且具有较高的计算效率和较少的重建时间。     

基于切片轮廓重投影的锥束CT射束硬化校正方法

根据锥束CT射束硬化机理.提出一种基于切片轮廓重投影的锥束CT射束硬化校正新方法.该方法从原始投影图像重建的序列切片图像中得到中心切片和斜切片的轮廓信息,然后根据实际扫描时的锥束CT成像系统参数建立重投影坐标系,通过射线与切片轮廓重投影到平板探测器上的求交计算,得到射线穿越物体长度与投影灰度之间的对应关系,最后拟合射束硬化曲线并校正射束硬化伪影.仿真与实际校正结果均表明,该方法可简单有效地消除锥束CT的射束硬化伪影.     

基于椭球包围盒的锥束CT三维加权重建算法

提高锥束CT大锥角圆轨道扫描下的重建图像质量一直是CT成像技术的重要研究方向。分析了圆轨道扫描下Radon空间的Z向数据缺失特点和FDK算法的灰度下降规律,提出了一种基于椭球包围盒的锥束CT三维加权重建算法。该算法无需重排,只需利用投影数据获取重建物体的最小包围盒,并根据其内接椭球的大小和空间位置自动生成三维加权函数,在反投影阶段加入该加权函数即可实现。该算法不会引入其他伪影,计算量增加很小,并且在中心层与FDK算法等价。仿真扫描实验表明,该算法显著提高了FDK算法的准确性,减小了锥角伪影。     

基于SIMD技术的锥束ART算法快速并行图像重建

ART(algebraic reconstruction technique)算法是一种迭代图像重建方法,适合于大型工业构件的无损检测,其缺点是计算量大、重建时间长。为了提高锥束ART算法的重建速度,本文提出一种快速并行图像重建方法。首先根据锥束CT扫描方式下三维射线的对称性提出一种权因子和体素索引的并行计算方法,通过一次计算可同时得到两条射线的权因子和体素索引;然后采用Intel处理器的单指令多数据(single instruction multiple data,SIMD)技术,一次性加载多个打包数据,利用SSE(streamingSIMD extension)指令实现了投影、计算图像校正和反投影的并行运算。实验结果表明本文提出的方法非常有效,在保证图像重建精度的同时取得了约1.5倍的重建加速比。     

一种锥束CT散射场检测优化方法

针对采用射束衰减网格的散射校正方法需额外增加较大扫描量的问题,提出了基于局部极值点扫描的检测优化方法,首先采集少鼍用于计算散射图像的辅助投影图像,然后采用三次样条插值由少量不同扫描角度的散射图像计算出完整的圆周扫描散射图像集,最后通过与原方法获取的散射图像及散射校正切片图像的对比分析,评估该方法的可行性与可靠性.实验结果表明,该方法仅需获取原方法1/20的散射图像即可完成锥束CT的散射校正,使扫描效率提高了47.6%,同时将散射校正切片误差控制在1%之内.     

一种短裂纹群CT仿真投影获取新方法

短裂纹尺寸一般在几微米到几十微米之间，低于目前工业CT的最小分辨率，无法被检测出来。基于CT仿真系统，利用结构实体几何模型，提出了一种短裂纹的模拟方法：为适合CT仿真系统的扫描精度，先模拟比实际尺寸大的短裂纹群，获取该短裂纹群的CT投影数据，然后把该图像数据利用像素合并的方法缩小到实际尺寸，间接得到实际尺寸的短裂纹群CT仿真投影图像。利用该短裂纹模拟和间接CT投影结果可进一步研究CT重建和疲劳寿命分析等。试验证明，该方法能得到较为真实的短裂纹群CT投影数据。     

短裂纹模拟及其CT仿真投影获取方法研究

短裂纹尺寸一般都在几个微米到几十个微米之间,已低于目前工业CT的最小分辨率,无法被检测出来。基于CT仿真系统,利用结构实体几何模型,设计了一种短裂纹的模拟方法以及其仿真投影数据的获取方法。首先仿真高于实际尺寸数倍的短裂纹群,以达到CT仿真系统的扫描精度,扫描获取该短裂纹群的CT投影数据;之后把该图像数据利用像素合并法缩小到实际尺寸,然后把缩小的CT图像合并,此时便得到了实际尺寸的短裂纹群CT仿真投影图像。利用该结果可以进行下一步的CT重建和疲劳寿命分析等方面的研究。试验证明该方法能得到较为真实的短裂纹群CT投影数据。     

基于线框模型的锥束CT几何参数校正方法

锥束CT几何参数偏差会导致重建图像畸变或图像模糊。针对工程实际中锥束CT系统初装和应用中的几何参数偏差与漂移,提出了一种改进的基于线框模型的几何参数测量与校正方法。通过对探测器两次不同径向位置的线框模型投影图像进行分析和处理,计算出源-探测器距离及源-旋转中心距离,并确定探测器纵向位置;通过对模型在两次互为180°的投影图像分析,确定探测器横向位置;在此基础上,根据模型参数及其投影图像的测量值求解其他几何参数;最后,用物体投影数据进行带参数重建,获得校正后的重建图像。实验结果表明,该方法能精确求解各几何参数偏差,通过校正可有效减少图像伪影,其主要参数探测器绕其法线旋转角的测量精度可达到0.03°,探测器沿其行和列方向的平移测量精度分别可达到0.03和0.06 pixel,其抗噪性好精度高。同时,该方法降低了对模型安装精度的严格要求,有较高工程实用价值。     

Quantum Cooperative Robotics and Autonomy

The intersection of Quantum Technologies and Robotics Autonomy is explored in the present paper.The two areas are brought together in establishing an interdisci...     

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。     

基于多目标非支配解提取法的电力系统无功优化

针对传统的电力系统多目标粒子群优化算法采用权重系数法将多目标转化为单目标,从而忽视了各目标函数间的竞争关系这一问题,提出将非支配解提取法运用到电力系统多目标无功优化中,并设定了一套提取规则,以电力系统中的有功网损、电压偏差和电压稳定裕度为目标,使目标在充分竞争的情况下得出Pareto最优解,利用IEEE-14节点系统对多目标非支配解提取法的电力系统无功优化进行了仿真测试。研究结果表明,该算法一次运行可以得出多组非支配解,既有偏向单个目标的解也有兼顾所有目标的解,克服了权重系数法的盲目性和单一性,可使电力决策者根据实际问题选择最优解,具有较好的灵活性与多样性。     

Minimal Realization of Linear Graph Models for Multi-physics Systems

An engineering system may consist of several different types of components,belonging to such physical"domains"as mechanical,electrical,fluid,and thermal.It is t...     

Hybrid inversion method for equivalent electric charge of thunder cloud based on multi-station atmospheric electric field

This article proposes the hybrid method to inverse the equivalent electric charge of thunder cloud based on the data of multi-station atmospheric electric field. Firstly,the method combines the genetic algorithm( GA) and New ton method through the mosaic hybrid structure. In addition,the thunder cloud equivalent charge is inversed based on the forw ard modeling results by giving the parameters of the thunder cloud charge structure. Then an ideal model is built to examine the performance compared to the nonlinear least squares method. Finally,a typical thunderstorms process in Nanjing is analyzed by Genetic-New ton algorithm with the help of weather radar. The results show the proposed method has the strong global searching capability so that the problem of initial value selection can be solved effectively,as well as gets the better inversion results. Furthermore,the mosaic hybrid structure can absorb the advantages of tw o algorithms better,and the inversion position is consistent with the strongest radar echo.The inversion results find the upper negative charge is small and can be ignored,w hich means the triple-polarity charge structure is relatively scientific,w hich could give some references to the research like lightning forecasting,location tracking.     

虚拟式流体参量集成测试系统及其实现

为了实现对流体参量的自动测量,运用虚拟仪器设计思想,采用组件技术、海量数据存储技术及仪器通用化设计方法,设计并实现了虚拟式流体参量集成测试系统.该系统能同时对流体的温度、压力和流量等进行动态测试.实验室演示表明,该集成测试系统性能稳定,操作简单,功能较强大.     

COMPUTER SIMULATION OF CONTINUOUS ELECTROMAGNETIC STIRRING FOR MAKING RHEOLOGIC SEMI-SOLID SLURRY OF ZL112Y ALUMINUM ALLOY

To realize the technology of fabricating the rheologic semi-solid slurry of ZL112Y aluminum alloy via continues electromagnetic stirring process, ANSYS software was used to simulate electromagnetic force field and fluid velocity field in the alloy melt in a crucible tube in three coils. In the first section of the paper, eletromagnetic force field and fluid velocity field caused by single coil were simulated. The result of this simulation gives an average velocity of 3.2 cm/s and it is called critical velocity because a fluid velocity over it will cause a fine and spherical structure of solid primary a in a semi-solid melt. And, from this result, a reasonable temperature of semi-solid of the alloy and an electrical current intensity were established. The electrical current intensity of the result of this simulation corresponded to the current intensity used in a practice experiment, in which the primary α was obviously refined and sphericized. Based on this simulation of single coil electromagnetic stirring, in the second section of the paper, eletromagnetic force field and fluid velocity field caused by three coils were simulated. The result of the simulation shows that, 1） there is a semi-solid zone of 32 mm from bottom of the crucible tube to the upper; 2） the electrical current intensities of three coils of 400 A, 600 A, and 400 A, which were set to top range, middle range and bottom range of the tube, respectively, were the optimum parameters of electromagnetic current intensity under the condition of this investigation; and 3） under effect of these electromagnetic current intensity, the fluid velocities of the melt in the tube were 6.3 cm/s in top range, 3.75 cm/s in middle range, and 3.9 cm/s in bottom range of it, respectively.     

运用EMD和GA SVM的齿轮故障特征提取与选择

针对齿轮故障特征提取,首先将齿轮箱振动信号进行经验模态分解,得到一组固有模态函数.计算各固有模态函数的能量和矩阵的奇异值,采用Shannon熵和Renyi熵度量能量和奇异值分布,构成原始特征子集.再采用遗传算法和最小二乘支持向量机的Wrapper方法选择最优特征子集.该方法能够利用较少的特征参数集准确判别齿轮故障,提高了齿轮故障诊断的精度与效率.     

基于有限脉冲响应模型的飞机磁场补偿方法

通过分析飞机磁场数学模型,将飞机磁场表示成方向余弦与其乘积项的函数.鉴于模型参数之间存在很强的复共线性,提出了基于有限脉冲响应模型飞机磁场补偿方法.该方法将光泵磁强计和三轴磁强计的输出作为有限脉冲响应模型的输入,由带通滤波器提取信号中的变化成分,再用最小方差估计有限脉冲响应模型参数,并利用有限脉冲响应模型参数计算飞机磁场.从测量总磁场中减去飞机磁场,可得到目标信号磁场数据.最后,通过计算机仿真验证了该磁场补偿方法的有效性.